TWI470204B

TWI470204B - 度量方法及檢驗裝置、微影系統及元件製造方法

Info

Publication number: TWI470204B
Application number: TW100141350A
Authority: TW
Inventors: Hendrik Jan Hidde Smilde; Arno Jan Bleeker; Willem Marie Julia Marcel Coene; Michael Kubis; Patrick Warnaar
Original assignee: Asml Netherlands Bv
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2015-01-21
Also published as: US9946167B2; NL2007765A; JP5661194B2; KR101492205B1; US20120123581A1; WO2012062858A1; JP2014502420A; KR20130094836A; IL226055A0; TW201229496A; US20160033877A1; CN103201682A; US9140998B2; CN103201682B

Description

度量方法及檢驗裝置、微影系統及元件製造方法

本發明係關於可用於(例如)藉由微影技術來製造元件之度量方法及裝置，且係關於使用微影技術來製造元件之方法。

微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化元件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化元件轉印至基板。

在微影程序中，需要頻繁地(例如)針對程序控制及驗證來進行所創製之結構的量測。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括通常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(元件中兩個層之對準準確度)之專門工具。最近，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等元件將輻射光束引導至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性(例如，作為波長之函數的在單一反射角下之強度；作為反射角之函數的在一或多個波長下之強度；或作為反射角之函數的偏振)，以獲得可供判定目標之所關注屬性的「光譜(spectrum)」。可藉由各種技術執行所關注屬性之判定：例如，藉由反覆途徑(諸如，嚴密耦合波分析或有限元素方法)對目標結構之重新建構；庫搜尋；及主分量分析。

藉由習知散射計使用之目標為相對大(例如，40微米乘40微米)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵被填充不足)。此情形簡化目標之數學重新建構，此係因為可將目標視為無限的。然而，為了將目標之大小縮減至(例如)10微米乘10微米或更小(例如，因此，目標可定位於產品特徵當中，而非定位於切割道中)，已提議所謂「小目標」度量，其中使光柵小於量測光點(亦即，光柵被填充過度)。通常，使用暗場散射量測來量測小目標，在暗場散射量測中，阻擋第零繞射階(對應於鏡面反射)且僅處理較高階。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場度量之實例，該等申請案之文件之全文在此以引用之方式併入本文中。使用繞射階之暗場偵測的以繞射為基礎之疊對實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可藉由晶圓上之產品結構環繞。在影像平面中用暗場偵測之情況下，可有效率地使來自環境產品結構之強度與來自疊對目標之強度分離。

在已知暗場度量技術中，若在某些條件下量測目標達兩次，同時旋轉晶圓以依次獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度，則獲得最佳疊對量測結果。針對兩次量測使用確切相同之光徑會確保經量測強度之間的任何差皆係歸因於目標屬性，而非器具之屬性。另一方面，對旋轉目標(其可在大基板上)之要求使程序緩慢且使裝置潛在地更複雜。

需要提供一種用以(例如)量測目標光柵中之不對稱性及/或疊對之暗場度量方法及裝置，其中相比於先前公開技術可改良產出率及準確度。

在一第一態樣中，本發明提供一種量測在一基板上藉由一微影程序形成之一週期性結構中之不對稱性的方法，該方法包含以下步驟：使用該微影程序以在該基板上形成一週期性結構；一第一量測步驟，其包含形成及偵測該週期性結構之一第一影像，同時用一第一輻射光束來照明該結構，該第一影像係使用繞射輻射之一第一選定部分而形成；一第二量測步驟，其包含形成及偵測該週期性結構之一第二影像，同時用一第二輻射光束來照明該結構，該第二影像係使用在該週期性結構之一繞射光譜中與該第一部分對稱地對置的該繞射輻射之一第二選定部分而形成；及使用自該經偵測第一影像及該經偵測第二影像一起導出之一強度值差以判定該週期性結構之剖面中之不對稱性，其中光學系統進一步包含一空間光調變器，該空間光調變器經控制以在分別形成該第一影像及該第二影像之前遍及該繞射輻射之該第一選定部分及該第二選定部分而應用一變化非二元光學衰減。

在一些實施例中，該第一量測步驟及該第二量測步驟係在一量測光學系統內使用不同光徑予以執行而不旋轉該基板，且其中該變化光學衰減經組態以縮減該第一量測步驟與該第二量測步驟之間的光徑差對經判定屬性之一影響。

可使用一校準目標來執行用以判定變化衰減圖案之校準量測。校準量測可涉及該校準目標之旋轉。該校準目標可具有大於該量測光學系統之一視場的一週期性結構。

在一些實施例中，該變化光學衰減實施用於該各別量測步驟之一第一濾波函數及一第二濾波函數，該等濾波函數經演算以增強經演算差對一所關注屬性之敏感性。在某些實施例中，該等濾波函數經演算成使得該經演算差與該微影程序之該效能參數(例如，焦點)直接地相關，而非與該週期性結構自身之一特徵直接地相關。

在一些實施例中，使用足夠小以全部配合於該量測光學系統內之一視場的結構而同時地對若干週期性結構執行該方法。舉例而言，此視場可藉由一照明光點大小界定。可使用不同照明模式及/或不同成像模式來獲得該第一影像及該第二影像。

在一實施例中，該量測光學系統包含用於在與該光學系統之一接物鏡之一光瞳平面共軛之一平面中形成及偵測校準影像的一第一光學分支及影像感測器，及用於在與該基板之一平面共軛之一平面中形成及偵測該第一影像及該第二影像的一第二光學分支及影像感測器，該空間光調變器定位於該第二分支之一中間光瞳平面中。

本發明進一步提供一種檢驗裝置，該檢驗裝置經組態以用於量測一基板上之一週期性結構中之不對稱性，該檢驗裝置包含：一照明配置，其可操作以將經調節輻射光束遞送至該基板以供量測步驟中使用；一偵測配置，其在此等量測步驟期間可操作以使用自該基板所繞射之輻射來形成及偵測該基板之各別影像，該照明配置及該偵測配置形成一量測光學系統；及一光闌配置，其係在該偵測配置內，其中該照明配置及該光闌配置一起可操作以選擇該繞射輻射之一繞射光譜之哪一部分貢獻於每一影像，且其中該偵測配置進一步包含一空間光調變器，該空間光調變器可操作以在分別形成該第一影像及該第二影像之前遍及該繞射輻射之該選定部分而應用一變化光學衰減。

該裝置可用以實施如上文所陳述的本發明之方法。

本發明進一步提供一種微影系統，該微影系統包括一微影裝置及如上文所陳述的根據本發明之一檢驗裝置。

本發明進一步提供一種製造元件之方法，其中使用一微影程序將一元件圖案施加至一系列基板，該方法包括使用如上文所陳述的根據本發明之一檢驗方法來檢驗該等基板中至少一者上經形成為該元件圖案之部分或除了該元件圖案以外之至少一週期性結構，及根據該檢驗方法之結果來控制用於稍後基板之該微影程序。

下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將係顯而易見的。

現將參看隨附圖式僅藉由實例來描述本發明之實施例。

在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。

圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化元件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化元件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化元件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。

照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。

圖案化元件支撐件以取決於圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化元件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化元件。圖案化元件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化元件。圖案化元件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而係固定或可移動的。圖案化元件支撐件可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更通用之術語「圖案化元件」同義。

本文中所使用之術語「圖案化元件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中創製圖案的任何元件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所創製之元件(諸如，積體電路)中的特定功能層。

圖案化元件可為透射或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。

本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更通用之術語「投影系統」同義。

如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。

微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。

微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸沒技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸沒」不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。

參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，例如，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。

照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。

輻射光束B入射於被固持於圖案化元件支撐件(例如，光罩台MT)上之圖案化元件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化元件而圖案化。在已橫穿圖案化元件(例如，光罩)MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、線性編碼器、2-D編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化元件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部件的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。

可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化元件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化元件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。在元件特徵當中，小對準標記亦可包括於晶粒內，在該狀況下，需要使標記儘可能地小且無需不同於鄰近特徵之任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。

所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：

1.　在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。

2.　在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。

3.　在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如，上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。

亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。

微影裝置LA為所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站(曝光站及量測站)，在該等站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一基板台上之一基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上對準標記之位置。此情形實現裝置之產出率的實質增加。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。

如圖2所示，微影裝置LA形成微影製造單元(lithographic cell)LC(有時亦被稱作叢集(cluster))之部件，其亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。通常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等元件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身係藉由監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。

小目標暗場度量

圖3(a)中展示根據本發明之第一實施例的暗場度量裝置。圖3(b)中更詳細地說明目標光柵G及繞射射線。暗場度量裝置可為獨立元件或併入於微影裝置LA中(例如，在量測站處)或併入於微影製造單元LC中。具有貫穿裝置之若干分支的光軸係藉由點線O表示。在此裝置中，藉由源11(例如，氙氣燈)發射之光係藉由包含透鏡12、14及接物鏡16之光學系統經由光束分裂器15而引導至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列予以配置。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜的平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角程。詳言之，可藉由在為接物鏡光瞳平面之背面投影式影像的平面中將合適形式之孔徑板13插入於透鏡12與透鏡14之間來進行此選擇。在所說明實例中，孔徑板13具有不同形式(經標註為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。目前實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N自僅出於描述起見而經指定為「北」之方向提供離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S用以提供類似照明，但自經標註為「南」之對置方向提供類似照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地係暗的，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光皆將干擾所要量測信號。

如圖3(b)所示，目標光柵G被置放，其中基板W垂直於接物鏡16之光軸O。自離開軸線O之角度照射於光柵G上的照明射線I引起一個第零階射線(實線0)及兩個第一階射線(單點虛線+1及雙點虛線-1)。應記得，所說明射線中每一者僅僅為覆蓋基板之區域的許多平行射線中之一者，該區域包括度量目標光柵G，且可能地包括在經填充過度之小目標光柵之情況下的與量測程序不相關之其他特徵。由於板13中之孔徑具有有限寬度(為容許有用量之光所必要)，故入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如圖所示之單一理想射線。應注意，光柵間距及照明角可經設計或調整成使得進入接物鏡之第一階射線與中心光軸緊密地對準。將圖3(a)及圖3(b)所說明之射線展示為稍微離軸，以純粹地使能夠在圖解中更容易地區分該等射線。

藉由基板W上之目標繞射的至少0階及+1階係藉由接物鏡16收集，且經引導回通過光束分裂器15。返回至圖3(a)，藉由指定經標註為北(N)及南(S)的完全對置之孔徑來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當入射射線I係來自光軸之北側時(亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時)，經標註為+1(N)之+1繞射射線進入接物鏡16。對比而言，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，經標註為-1(S)之-1繞射射線為進入透鏡16之射線。

第二光束分裂器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用第零階繞射光束及第一階繞射光束而在第一感測器19(例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階撞擊感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。藉由感測器19俘獲之光瞳平面影像可用於聚焦度量裝置及/或正規化第一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重新建構之許多量測目的，該等量測目的不為本發明之主題。然而，根據本發明，光瞳平面影像感測器19在校準待藉由空間光調變器於第二量測分支中施加之校正方面起作用。

在第二量測分支中，包括透鏡20、22之光學系統在感測器23(例如，CCD或CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供被稱作場光闌21之孔徑板。當描述本發明時，此平面將被稱作「中間光瞳平面」。場光闌21用以阻擋第零階繞射光束，使得形成於感測器23上的目標之影像僅係由-1或+1第一階光束形成。將藉由感測器19及23俘獲之影像輸出至影像處理器及控制器PU，影像處理器及控制器PU之功能將取決於所執行之量測之特定類型。應注意，術語「影像」此處係在廣泛意義上予以使用。若存在-1階及+1階中之僅一者，則將不形成如所指的光柵線之影像。

根據本發明之第一實施例，圖3(a)之裝置包括空間光調變器(SLM)24，SLM 24用以將校正應用於光學系統之成像分支之中間光瞳平面中的成像光束。此實施例中之SLM 24係藉由控制器PU根據自待在下文更詳細地描述之校準步驟S0所獲得之校準結果予以控制。校準步驟使用光瞳成像感測器19，且可與供主要使用光瞳影像感測器19之度量方法中使用之校準量測被共用。

將SLM 24說明為位於鄰近於該場光闌21之平面中。在稍後實施例中，將看到可如何組合場光闌之功能與SLM之功能。目前，可將該等功能視為分離的。熟習此項技術者將知道，空間光調變器或SLM為如下元件：其可經電子地控制以橫越SLM元件之平面而根據透射特性之所要圖案來調變輻射通過該元件之傳遞。通常，將SLM元件組織為像素陣列，類似於顯示元件之像素。在顯示元件中，雖然指派給像素之值規定如由檢視者感知的像素之亮度，但在SLM 24之狀況下，指派給像素之值將判定傳遞通過該像素之輻射之衰減。由於SLM 24之像素位於中間光瞳平面中，而非位於諸如感測器23之平面的影像平面中，故在SLM 24之平面中之給定部位處所應用的衰減將衰減貢獻於藉由感測器23量測之影像的某一空間頻率分量。可在本發明中使用包括透射類型及反射類型兩者的不同類型之SLM。下文將進一步提及此等類型中之一些。

圖3所示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹地為實例。在本發明之其他實施例(下文將說明及描述其中之一些)中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之場光闌以將實質上僅一個第一階繞射光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替第一階光束或除了第一階光束以外，亦可在量測中使用第二階光束、第三階光束及較高階光束(圖3中未繪示)。

為了進行可適應於此等不同類型之量測的照明，孔徑板13可包含圍繞一圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案達到適當位置。或者或此外，可提供及調換板13之集合，以達成相同效應。亦可使用諸如可變形鏡面陣列或透射空間光調變器之可程式化照明元件。可使用移動鏡面或稜鏡作為用以調整照明模式之另一方式。

如剛才關於孔徑板13所解釋，或者，藉由更改場光闌21，或藉由取代具有不同圖案之場光闌，或藉由用可程式化空間光調變器來替換固定場光闌，可達成用於成像之繞射階之選擇。在該狀況下，量測光學系統之照明側可保持恆定，而成像側具有第一模式及第二模式。因此，在本發明中，有效地存在兩種類型之實施例：照明模式改變之一類型，及成像模式改變之另一類型。在每一狀況下，所要效應相同，即，用以選擇在目標之繞射光譜中彼此對稱地對置的非零階繞射輻射之第一部分及第二部分。圖3所說明且上文所描述的本發明之第一實施例為第一類型，其中照明模式改變。下文所描述之第二實施例、第三實施例及第四實施例為第二類型，其中成像模式在第一量測與第二量測之間改變。原則上，階之所要選擇可藉由使照明模式及成像模式在量測之間同時地改變之組合而獲得，但該組合很可能帶來缺點而無優點，因此，其將不予以進一步論述。因此，大多數實施例將涉及使照明模式或成像模式在第一量測與第二量測之間改變，而另一模式保持恆定。

雖然在目前實例中用於成像之光學系統具有受到場光闌21限定之寬入口光瞳，但在其他實施例或應用中，成像系統自身之入口光瞳大小可足夠小以限定至所要階，且因此亦充當該場光闌。圖3(c)及圖3(d)中展示可使用之不同孔徑板，如下文進一步所描述。目前，簡單地考慮使用孔徑板13N係足夠的。

圖4描繪根據已知實務形成於基板上之複合目標。複合目標包含四個光柵32至35，四個光柵32至35經緊密地定位在一起，使得其將全部在藉由度量裝置之照明光束形成的量測光點31內，且因此全部被同時地照明且同時地成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32至35自身為藉由疊對光柵形成之複合光柵，疊對光柵經圖案化於形成於基板W上之半導體元件之不同層中。光柵32至35被不同地偏置，以便促進經形成有複合光柵之不同部分之層之間的疊對量測。在一實例中，光柵32至35分別具有為+d、-d、+3d、-3d之偏置。此意謂該等光柵中之一者使其組件經配置成使得若該等組件被確切地印刷於該等組件之標稱部位處，則該等組件中之一者將相對於另一者偏移達距離d。第二光柵使其組件經配置成使得若被完美地印刷，則將存在為d之偏移，但在與第一光柵對置之方向上，等等。雖然說明四個光柵，但一實務實施例可能需要較大矩陣來獲得所要準確度。舉例而言，九個複合光柵之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在藉由感測器23俘獲之影像中識別此等光柵之分離影像。

圖5展示可在圖3之裝置中使用圖4之目標的情況下使用來自圖3(a)之孔徑板13N或13S而形成於感測器23上且藉由感測器23偵測的影像之實例。雖然光瞳平面影像感測器19不能解析不同個別光柵32至35，但影像感測器23可解析不同個別光柵32至35。經標註為23之暗矩形表示感測器23上影像之場，在該場內，基板上之經照明光點31被成像至對應圓形區域41中。在此圓形區域內，矩形區域42至45表示小目標光柵32至35之影像。若該等光柵位於產品區域中，則在此影像中產品特徵亦可為可見的。影像處理器及控制器PU處理此等影像以識別光柵32至35之分離影像42至45。此識別可藉由圖案匹配技術進行，使得該等影像不必在感測器框架內之特定部位處極精確地對準。以此方式縮減針對準確對準之需要會總體上極大地改良量測裝置之產出率。然而，若成像程序經受橫越影像場之非均一性，則位置變化可將不準確度引入於量測結果中。根據另一發明(同在申請中之申請案US 61/412,381之主題)，根據在影像感測器23之場內觀測每一光柵影像所處的位置而於經量測強度中進行校正。

一旦已識別光柵之分離影像，隨即可(例如)藉由平均化或求和經識別區域內之選定像素強度值來量測彼等個別影像之強度。可將影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較。此等結果可經組合以量測微影程序之不同參數。可藉由量測光柵目標之不對稱性量測的疊對效能為此參數之重要實例。

圖6說明如何在使用圖3之裝置的情況下經由組件光柵32至35之不對稱性(如藉由比較其在+1階暗場影像及-1階暗場影像中之強度所揭露)而量測含有該等光柵之兩個層之間的疊對誤差。在步驟S1處，經由圖2之微影製造單元而將基板(例如，半導體晶圓)處理達一或多個次，以創製包括疊對目標32至35之結構。在S2處，在使用具有僅單一照明極(例如，北，使用板13N)的圖3之度量裝置的情況下，使用第一階繞射光束中之一者(比如，+1)來獲得光柵32至35之影像。接著，藉由將孔徑板13改變至對置照明模式(例如，南，使用板13S)，使用可獲得之另一第一階繞射光束來獲得光柵之影像(步驟S3)。因此，在第二影像中俘獲-1繞射輻射。

在步驟S2、S3中所獲得之影像看起來通常類似於圖5所示之影像，其中照明光點31之區域係使用僅僅-1或+1階繞射輻射被成像至圓圈41(-)中，且個別光柵影像經標註為42(-)至45(-)。應注意，藉由在每一影像中包括第一階繞射輻射之僅一半，此處所提及之「影像」不為習知暗場顯微法影像。個別光柵線將不被解析。每一光柵將簡單地藉由具有某一灰階之區域表示。接著，在步驟S4中，可藉由影像處理器及控制器PU判定光柵結構之不對稱性且因此判定疊對誤差。在此步驟中，比較在針對每一光柵32至35之+1階及-1階之影像中所獲得的強度值以識別該等影像之強度之任何差。在步驟S5中，根據對光柵之疊對偏置的認識，使用此等比較之結果以判定影響在目標G附近之基板W的疊對誤差之量。

通常，目標光柵將與北至南或東至西延行之其光柵線對準。亦即，光柵將在基板W之X方向或Y方向上對準。應注意，可僅使用孔徑板13N或13S以量測在一個方向(取決於設置而為X或Y)上定向之光柵。對於正交光柵之量測，可能實施遍及90°及270°之旋轉。然而，更便利地，使用圖3(c)所示之孔徑板13E或13W而在照明光學件中提供自「東」或「西」之照明。孔徑板13N至13W可被分離地形成及互換，孔徑板13N至13W可經形成為在較大板上不同位置處之圖案(待滑動或旋轉至適當位置之選定圖案達到該較大板)，或孔徑板13N至13W可為可被旋轉達90度、180度或270度之單一孔徑板。如已經提及，圖3(c)所說明之離軸孔徑可提供於場光闌21中，而非提供於照明孔徑板13中。在該狀況下，照明將係同軸的。

圖3(d)展示可用以組合第一對及第二對之照明模式的第三對孔徑板。孔徑板13NW具有在北及東處之孔徑，而孔徑板13SE具有在南及西處之孔徑。此等光柵中之一者將繞射來自孔徑板之東部分及西部分之光，而另一光柵將繞射來自北部分及南部分之光。假如此等不同繞射信號之間的串擾不過大，則可執行X光柵及Y光柵兩者之量測而不改變照明模式。

在將橫越基板而量測數個目標時，存在對量測進行定序以在給定硬體設置之情況下達成最大產出率及準確度的各種可能性。舉例而言，可針對每一目標執行量測步驟S2及S3，在移動至下一目標之前調換照明模式。為了最小化調換操作，可針對一目標以次序S2、S3且針對下一目標以次序S3、S2執行該等步驟。或者，在調換照明模式且針對基板上之所有目標執行步驟S3之前，可針對所有該等目標或針對某一目標群組執行步驟S2。影像可儲存於控制器PU或外部儲存器中。假如影像經編索引或標註有其對應目標ID及照明模式，則獲得影像之次序對於影像之後續處理係不重要的。

工具不對稱性及使用SLM之不對稱性校正

在剛才所描述之實例程序中，因為照明模式改變以使入射角旋轉達180°，所以使用-1階及+1階所產生之影像之間的強度差應完全地可歸因於目標光柵中之不對稱性，且因此可歸因於目標光柵中之疊對誤差。然而，雖然光學系統原則上保持恆定，但通過光學器件(尤其是接物鏡16)之光徑差實務上引入取決於量測裝置之強度差。此等差係歸因於使用真實散射計作為量測工具，而非歸因於使用某一理論理想或「完美」散射計。此等差使疊對或其他量測結果經受工具誘發性誤差。為了消除此等誤差，使量測光學系統在量測步驟S2與量測步驟S3之間保持絕對地不變且使基板旋轉達180°將為一選項。不幸的是，量測之間的旋轉步驟將引入可縮減程序之產出率的延遲。(其亦可增加兩個影像之間的量測條件將歸因於某一組件中之漂移而不相同的風險)。

因此，本發明之發明人已考慮可能採取何些措施來校正由在改變成像模式及/或照明模式時光徑之特性差造成的此等工具相依誤差中之一些或全部，以便獲得疊對、不對稱性等等之準確量測，而無旋轉基板之負擔。

再次參看圖6，與已經描述之步驟S1至S5之量測程序並排地展示藉由步驟S0、S2a、S3a及S4a表示之校準及校正程序。簡要地概括校準及校正方法，使用包括光瞳影像感測器19的散射計之分支(而非包括影像感測器23之分支)來執行步驟S0中之校準程序，在包括影像感測器23之分支中，將實際地進行小目標暗場不對稱性量測。使用將用於步驟S2、S3中之暗場影像強度量測的相同照明孔徑13而對大(例如，40×40平方微米)光柵進行校準量測。又，光柵間距、波長及偏振應與將應用於步驟S2、S3中之光柵間距、波長及偏振相同。所使用之光柵無需具有兩個層或任何特定疊對。下文將參看圖7及圖9更詳細地說明及描述校準步驟S0之實例。

在目標之實際量測期間，在步驟S2a中，用已經由校準程序而判定且適於在步驟S2中所執行之-1階影像量測的校正圖案來程式化SLM 24。類似地，在步驟S3a中，在步驟S3中量測+1階散射量測影像之前，用適於第二照明模式之校正圖案來設置SLM 24。可將此等校正圖案視為檢驗裝置之「不對稱性映射」。

步驟S4a表示針對由在散射計之視場內小目標之位置之變化造成之光徑差的校正。對於此位置校正，校準步驟S0包括對在不同校準量測之間置放於視場31內之不同位置處的目標執行複數個校準量測。藉由控制器PU內之軟體執行校正步驟S4a。吾人之同在申請中之申請案第US 61/412,381號中描述此位置校正。此處將不進一步詳細地描述位置校正，且校準步驟S0將總是指代獲得針對如應用於步驟S2及S3中且下文進一步所描述之兩個照明模式或成像模式的以光瞳為基礎之不對稱性映射。

圖7說明校準量測之原理，藉由校準量測，使用藉由光瞳平面影像感測器19(藉由圖式之頂部處之矩形表示)進行之像素強度量測以導出待施加於SLM 24(藉由頁面之最下部處之矩形表示，且位於基板影像感測器23之中間光瞳平面中)中之像素部位處的校正因數。將光瞳影像感測器19組織為藉由一對座標u、v編索引的像素之矩形陣列70，如所標記。u座標及v座標之方向對應於裝置之X軸及Y軸，但因為感測器19處於接物鏡16之共軛光瞳平面中，所以在u及v上之位置對應於目標之繞射光譜中之空間頻率，而非基板平面中之點。虛線圓圈72表示接物鏡16之光瞳之角範圍，此係因為其朝向如在23上所偵測之影像透射通過中間光瞳孔徑光闌。中間孔徑光闌可最大達在繞射之後13N孔徑與13S孔徑之交叉，其中13N孔徑與13S孔徑在光瞳平面之中心處部分地重合。光軸O之部位係藉由光點指示。向量指示陣列70中特定像素74之位置。此像素經陰影化為黑色。經標註為76之另一像素與像素74對稱地對置且經陰影化為白色，其自光軸上之原點O的向量位置為-。對於圍繞光軸O對稱之繞射光譜，此等像素記錄光譜之對稱對置部分。

如在圖解之右側處示意性地所說明，在步驟S0中，用定位於散射計之視場中的經良好界定之目標(首先用基板平面中之零旋轉角，且其次用180度(π)之旋轉)而在每一像素處採取強度I(u,v)之校準量測。圖式標註中之RZ指代圍繞Z軸之旋轉。藉由比較目標之兩個旋轉之間及光瞳平面像素陣列70中之對稱對置像素位置之間的強度，可演算光學系統之不對稱性以獲得不對稱性值δ，其係相對於兩個像素之平均強度。應注意，採取在晶圓旋轉0度及180度下之+1階強度或在晶圓旋轉0度及180度下之-1階強度係足夠的。在實例實施例中，將包含兩個強度中每一者之兩個集合(因此總共四個強度)用於更強健的校準。

將橫越光瞳影像感測器之像素陣列的此不對稱性映射變換成對應於像素位置u、v的校正因數f之陣列。必要時，又將此陣列轉換成在SLM 24之像素陣列80中之像素位置u'、v'處的校正因數f之映射。座標對u'、v'原則上可與座標u、v相同，但應考慮到像素之數目(取樣密度)之差及SLM 24中之兩個光瞳平面之間的可能旋轉(相比於感測器19)。校正因數f可儲存於二維陣列(直接地藉由座標u'、v'編索引)中。校正因數f可藉由向量K 或以任何其他所要格式編索引。由於SLM 24可僅衰減輻射，而不放大輻射，故校正值在施加至SLM 24之前必須按比例縮小，使得存在施加既大於又小於表示一(unity)之某一值之校正因數的餘裕空間(headroom)。

為了提供用於校準及校正程序之更詳細描述的某一理論基礎及記數法，讓吾人以用於+1階及-1階中每一像素之原偵測強度I_±1 的表達式開始；該表達式適用於藉由感測器19偵測之光瞳平面影像中的給定像素對，其中一像素屬於+1階且另一像素屬於-1階；在光瞳平面中，兩個像素係經由通過原點O之點反轉而相關。針對像素對之對置像素的通過接物鏡16之兩個路徑之散射計的透射特性係藉由T(1±δ)表示。另外，使為針對透射中之不對稱性所校正的各別第一階之理想強度。共同透射因數T實際上對稱，且因此不為本描述所特定關注。可使其等於1。

返回至圖7，圖解之左側部分說明對目標光柵82執行四個校準量測。此校準程序中之基板W可為產品晶圓，或特殊校準基板。如已經提及，校準目標光柵82為大於圖4所示之疊對量測光柵32等等之光柵，且大於檢驗裝置之照明光點31。說明四個量測步驟M1至M4，每一量測步驟係在不同條件下執行且將一各別強度值饋送至校準演算中。兩個量測M1、M2係在基板W處於第一旋轉角(便利地被稱作零度)的情況下執行。另一對量測M3、M4係在基板被旋轉達180°(π)且因此光柵82被旋轉達180°(π)的情況下進行。在每一對量測中，在照明模式中每一者待用於疊對量測中的情況下採取一個量測。在圖3(a)所示之裝置的狀況下，說明對應於在(例如)孔徑板13E及13W之情況下進行量測。參看用於量測M1之圖解，圓圈表示記錄於光瞳影像感測器19中之光瞳影像72。以84指示孔徑板13中之孔徑之零階影像。由於由具有預定間距之光柵造成的繞射，第一階繞射信號表現為在光瞳影像中經位移達某一量的孔徑之複本，如以84'所示。此區域84'內一個像素之強度包含對應於起源於藉由孔徑84中之小圓圈指示之位置之照明的+1繞射階之強度。相同圖案出現於成像分支之中間光瞳平面中。在位置84處出現之零階繞射輻射在量測期間受到場光闌21阻擋。遍及繞射孔徑84之區域而積分的黑色之強度提供經量測強度。

在改變孔徑(例如，自13E至13W)的情況下，執行量測步驟M2以量測在零旋轉下-1階之強度，即，。將看出，每一量測中之每一像素具有在光軸之另一側上的經對稱置放像素(在此等圖解中係藉由小點線正方形指示)。

在已採取量測M1、M2之後，旋轉基板W且使光柵82再次達到檢驗裝置之視場。確切地以分別與M1及M2相同之方式執行量測M3及M4。然而，因為光柵已被旋轉達180°，所以量測M3獲得-1階強度，而量測獲得+1階強度。將兩個第一階中哪一者標註為+1及哪一者標註為-1係一任意選擇。要點在於：藉由將光柵旋轉達180°，使對置階達到光瞳影像72中之相同像素位置。因此，藉由組合量測M1至M4之結果，可使用校正因數f來演算及校正歸因於器具自身之不對稱性，尤其是歸因於在量測之間的不同照明模式中所使用之不同光徑的不對稱性。

在校準程序中，量測M1及M2分別為：

在量測M3、M4處於晶圓(基板)旋轉π之情況下，互換針對+1階及-1階之光徑，以量測：

如已經提及，針對感測器19之每一像素分離地量測此等強度。自此等經量測強度，可針對如下方程式同時地使用所有四個強度來計算每像素之感測器不對稱性δ：

在此程序的情況下，吾人可澈底地校準第一階中之每一像素對的工具不對稱性δ，且此校準係在基板遍及π僅有一次180°旋轉的情況下達成。隨後，吾人可使用SLM 24以校正針對小目標光柵所量測之強度以獲得疊對值，而無需基板旋轉。藉由將方程式應用於在0晶圓(基板)旋轉下所執行之量測，獲得校正因數f₊₁ 及f_-1 (光瞳平面中之每像素)：

如已經解釋，基於在步驟S2及S3中所量測的遍及小光柵32等等之暗場影像42等等達到平均值之強度，在步驟S4中獲得不對稱性。由於帕賽瓦定理(Parceval's theorem)，亦可藉由遍及孔徑使中間光瞳平面中之強度達到平均值來模型化不對稱性。考慮諸如圖4之複合目標的目標，其中包括四個光柵32至35。可存在一對X方向光柵及一對Y方向光柵，在每一對光柵中具有疊對偏置+d及-d。在使用圖7中所引入之記數法且回想起δ()表示在給定像素部位處照明模式之間的工具誘發性不對稱性的情況下，對於0度基板旋轉，在步驟S4中於每一像素對處針對+d及-d偏置光柵所得出之不對稱性為：

而對於基板旋轉π，針對+d及-d偏置光柵所得出之不對稱性變成：

以上兩個方程式中每一者之右側上的第一項為所要差/不對稱性信號。每一方程式之右側上的第二項為歸因於藉由δ()模型化之工具不對稱性的非想要擾動。應注意，每像素之工具不對稱性耦合至+1繞射階及-1繞射階之總和，且該等項係遍及場光闌21中之孔徑而平均化。歸因於此耦合，工具誘發性不對稱性之效應取決於程序條件，例如，疊對光柵之頂部光柵與底部光柵之間的層之厚度。換言之，不同程序條件可導致所導出不對稱性中之不同偏移。在0度及180度下之兩個基板旋轉之間的第1階不對稱性中之工具誘發性偏移可藉由ΔA ^± ^d 表示：

由於遍及孔徑之平均化，工具不對稱性不能藉由經量測目標不對稱性值之一次校準予以校正。然而，藉由採取上文的用於及之方程式之總和、遍及0晶圓旋轉及π晶圓旋轉而有效地平均化，歸因於工具不對稱性δ ()之項被完全地抵消，從而允許使用校準步驟S0及SLM 24的光瞳平面中之校正。

第二實施例

圖8說明本發明之第二實施例，第二實施例具有上文所論述之替代類型，其使自暗場影像之不對稱性量測以不同成像模式被採取，而非以不同照明模式被採取。僅僅出於實例起見，經修改照明孔徑板113提供同軸照明，而場光闌121採取不同形式以不對稱地選擇將貢獻於影像感測器23上之暗場影像的繞射輻射階。舉例而言，場光闌121可採取用於記錄第一影像(步驟S2)的以121N所示之形式，其改變至用於第二量測(步驟S3)的以121S所示之形式。因此，雖然+1階光束及-1階光束皆在圖解中經展示為延伸以在感測器23上形成暗場影像之點劃線，但在每一量測步驟處准許此等射線中僅一者到達該感測器，另一者受到場光闌121阻擋。

以此方式，使用在散射計之成像分支中之第一成像模式及第二成像模式(而非使用在照明分支中之第一照明模式及第二照明模式)來採取步驟S2及S3處之量測。SLM 124再次在散射計之成像分支之中間光瞳平面中經置放成鄰近於場光闌121。

如圖8(b)所示，在此實例中，入射照明I及零階繞射輻射0在光軸O上或接近於光軸O對準。+1第一階繞射信號及-1第一階繞射信號經對稱地繞射至光軸O之任一側的角度。在如投影於感測器19上之光瞳平面影像中，以相對於零階(鏡面)射線之對稱對置角度顯現的此等+1繞射階及-1繞射階被成像至感測器19之像素陣列70中的分離區域上。在影像感測器分支之中間光瞳平面(其中經定位有場光闌121及SLM 124)中，此等+1繞射階及-1繞射階再次出現於橫越輻射光束之不同位置處。

圖8(c)及圖8(d)展示孔徑板121之替代形式，其用於提供用於分析沿著不同軸線而定向之目標光柵的第三成像模式及第四成像模式。圖8(d)展示組合在兩個正交方向上用於光柵之成像模式的替代場光闌。此等光闌之形式將被辨識為極類似於圖3(c)及圖3(d)中之孔徑板之形式。在此階段將不提供更詳細描述。

圖9示意性地說明在藉由孔徑板113之照明下使用經旋轉目標及未經旋轉目標所進行之校準量測。散射計之回應中之不對稱性再次在光瞳平面中藉由感測器19量測，且用以導出校正因數f(u,v)，單元PU可驅動SLM 124以使傳遞通過經定位有SLM 124之中間光瞳平面中之每一像素位置的輻射在較大或較小程度上衰減達校正因數f(u,v)。具有中心孔徑之孔徑板113引起零階影像184及第一階影像184'，其中在步驟M1至M4中量測用於校準之強度。

當場光闌121在第一量測與第二量測(第一成像模式與第二成像模式)之間改變時，可注意到，光徑穿過SLM 124之非重疊部分。因此，在此實施例中，施加至SLM 124以校正工具不對稱性之圖案無需在步驟S2a與步驟S2b之間改變。可用針對相關影像模式之校正因數來預程式化SLM 124之不同部分。根本無需程式化在相關區域外部的SLM之部分。

第三實施例

圖10說明第三實施例。此實施例類似於圖8之實施例，惟場光闌及SLM之功能已組合於單一SLM 224中除外。在圖解中，SLM 224之兩個替代狀態經標註為224N及224S。此等不同狀態係藉由單元PU在其控制SLM 224時予以設置，以執行具有北或南孔徑之場光闌及根據校正因數f(u,v)之衰減兩者的功能，校正因數f(u,v)係針對正巧落在每一模式所需要之孔徑內的像素位置予以演算。

圖11以(a)及(b)說明場光闌121之不同形式可如何用以延伸可俘獲暗場小目標影像所針對之目標及照明模式之範圍。雖然可在不使用SLM之情況下提供場光闌之不同形式，但使用SLM會允許在無硬體修改之情況下程式化任何孔徑圖案，且允許幾乎瞬時地切換孔徑圖案，且因此實務上帶來增加靈活性。

在圖11(a)之實例中，將孔徑板13展示為具有與圖10及先前圖式中之形式相同的形式。亦即，在光軸上經由中心孔徑90而提供照明。習知的是，此形式之孔徑的特徵在於參數0.0/0.5，其指示開放部分係以原點(0.0)為中心且在半路延伸至接物鏡16之光瞳之周界(0.5表示半路)。在圖11(a)之中間部分中，展示來自具有某一光柵間距之目標的自光瞳影像感測器19所記錄之影像。此影像之中心處之亮圓圈表示零階繞射照明，其自然地沿著光軸被簡單地反射回且在每一方向上朝向光瞳之周邊被反射回直至半路。假定用以產生此影像之目標為圖4所說明之類型的複合目標。此實例中之複合目標具有X方向光柵組件及Y方向光柵組件，使得在感測器23上之影像中的頂部及底部、左側及右邊處識別第一階繞射之四個區域。舉例而言，目標可包含具有+d疊對偏置及-d疊對偏置之一對X方向光柵，及具有+d疊對偏置及-d疊對偏置之一對Y方向光柵。舉例而言，目標光柵可在波長550奈米之照明下具有750奈米之間距。

在圖11(a)中之右側處，說明場光闌121之四個替代形式，每一形式經調適以選擇中心影像中所說明之「自由第一階(free first order)」繞射信號中之一者。待選擇部分被稱作「自由第一階」，其意謂待選擇部分不疊置於任何其他繞射階上。

圖11(b)展示孔徑板13之第二形式，其此次具有參數0.7/1.0。根據此等參數，孔徑為在自光軸至光瞳之周邊之路途之0.7開始且一直延伸至周邊的環狀環(annular ring)。舉例而言，目標光柵可在波長550奈米之照明下具有500奈米之間距。如藉由箭頭96所指示，此環狀照明模式在感測器19上之影像中引起亮環狀零階部分。四個第一階繞射信號中每一者變成一環狀物之一片段，此等四個片段在所示圖案中彼此重疊及/或與零階信號重疊。在此配置中，四個自由第一階信號出現於相對接近於中心的影像之相對小梯形部分中。如藉由箭頭98所說明，孔徑板121可呈四個不同形式，以個別地選擇三個第一階中每一者。

如在圖3(b)及圖8(d)之實例中，可設想孔徑板之其他形式，其將同時地使第一階中之一者在X方向上繞射，及使另一者在Y方向上繞射。將設想到，在場光闌121中以此等不同大小及形狀提供孔徑的能力允許採用繞射光柵、照明角及照明波長之較大範圍，以獲得諸如疊對之目標屬性之最佳可能量測。在諸如圖10之實施例的實施例(其中場光闌121之功能係藉由諸如SLM 224之可程式化空間光調變器實施)中，針對提供多種此光闌圖案不會招致真實損失(無論是在產出率方面或是在裝置大小及成本方面)。

第四實施例

除了使用SLM以用於校正/校準在不同照明及/或成像模式中所使用之光徑之間的差以外，相比於在迄今所描述之方法中，SLM亦可用以更直接地自量測實施「特徵提取」或「參數提取」。進行解釋，上文所描述之方法量測互補繞射階之間的不對稱性(步驟S4)，且自此不對稱性量測及某些校準，估計諸如疊對之另一參數(步驟S5)。在第四實施例中，用特定空間強度變化來程式化SLM，特定空間強度變化經設計成使得所觀測之不對稱性直接地表示所量測之結構之參數，或更一般化地表示微影程序之參數。舉例而言，此參數可為焦點。或者，就掃描器參數而言，參數可為劑量或照明參數；且就特徵參數而言，參數可為疊對或側壁角度。在內容之全文以引用之方式併入本文中的吾人之公開專利公開案WO 2010/076232 A2中，揭示一種使用散射光之較高階中之不對稱性來量測焦點的方法，該不對稱性係由諸如目標中之線結構之不同左及右側壁角度(SWA)的印刷目標之剖面中之不對稱性導致。

在內容之全文以引用之方式併入本文中的吾人之公開專利申請案WO 2010/130600 A1中，揭示一種判定散射量測光譜中之經量測不對稱性與焦點之間的關係的方法。在該方法中，藉由微影裝置在基板上形成兩個週期性結構，每一結構具有至少一特徵，諸如，反向側壁角度之間的不對稱性，其隨著基板上微影裝置之焦點的不同功能而變化。針對該等特徵中每一者之不對稱性的比率可用以判定基板上之焦點的值，其獨立於用於微影裝置之處理條件。

在上文所提及之方法中任一者中，使用光瞳影像感測器19(而非成像感測器23)來量測不同照明模式中之繞射光譜。已認識到，包括(例如)主分量分析之機器學習技術可應用於藉由以繞射為基礎之疊對的不對稱性量測中。此情形可涉及橫越經偵測繞射光譜界定非二元加權圖案，且因此增強對所要所關注參數(比如，焦點、劑量及其類似者，或SWA及其類似者)之敏感性。然而，在已知暗場成像方法(特別是使用經填充過度之小目標的方法)中，不直接地量測繞射光譜或其不能為量測所存取，且此等技術初看起來就被排除在外。

本發明之發明人已認識到，藉由將空間光調變器(SLM)置放於具有非二元衰減圖案之共軛光瞳平面中，與此等方法中之原理相同的原理可應用於以暗場成像為基礎之量測中，包括使用小目標之量測。在使用藉由圖12之方法對SLM圖案之機器學習(訓練)的情況下，結合經調適以將焦點變化譯成側壁角度或其類似者之不對稱性的目標，可直接地自較小目標量測諸如焦點之選定參數。

參看圖12，吾人看到根據第四實施例之方法，其為圖6之流程圖之經修改版本且其可(例如)使用與圖3之裝置相同的裝置予以執行。與該程序之差異係如下。必要時，可仍執行步驟S0，其校準SLM以校正模式之間的光學系統效能之差。然而，此外，執行新步驟S0'以相對於一或多個所關注參數來校準裝置。如已經提及，此等參數可能為(諸如)焦點、疊對，或臨界尺寸或側壁角度。

此等參數與繞射光譜之間的關係高度地複雜。因此，舉例而言，獲得得到焦點之直接讀出的衰減圖案不為普通步驟。然而，諸如主分量分析(PCA)之機器學習技術可應用於結構及量測之訓練集合，藉以，最佳衰減圖案可經演進及儲存以供稍後使用。光柵或其他結構自身及/或某些處理步驟可尤其經調適以進行對在研究中之特定參數或屬性敏感的量測。此訓練程序為步驟S0'之基礎。其可藉由如下步驟執行：提供目標(一或多個基板上)之訓練集合，及重複量測步驟S1至S4或類似步驟，以在圖6之感測器方法中獲得許多不同繞射影像。訓練集合包括在各種參數方面變化之目標，該等參數包括所關注參數，且其屬性(參數)係先驗地或藉由其他量測技術所知。藉由選擇性地衰減藉由場光闌21及SLM 24表示的共軛光瞳平面中之繞射光譜之某些部分，可使感測器23上之影像對某些參數(例如，側壁角度)之不對稱性變化更敏感，且對其他參數(例如，層厚度)較不敏感。

在已獲得用於特定所關注參數之衰減圖案的情況下，在步驟S2a'及S3a'中將此圖案施加至SLM 24之像素位置，其亦施加為關於先前實施例所描述之照明模式或成像模式所特有的任何所要校正及/或場光闌圖案。(視情況，可將此等不同功能指派給串聯地置放之分離SLM，具有其自有設置之每一SLM係在此等步驟中執行。亦應注意，衰減可應用於其他共軛光瞳平面中，包括在照明孔徑13處)。

一旦已用參數特定衰減圖案來獲得影像對，隨即執行經組合步驟S4'/S5'以演算差影像(如在圖6之步驟S4中)且直接地獲得表示所要參數(SWA、焦點，等等)之值。亦即，可執行步驟S0'之訓練程序以及步驟S2a'及S3a'中藉由SLM 24對衰減圖案之施加，使得在使用感測器23所記錄之-1階影像及+1階影像之強度之間所觀測的差實質上為所關注參數之直接量測。不再需要或簡化經由非線性校準功能之分離轉換(步驟S5)。

圖13(a)說明在待在下文描述之第四實施例之實例中將藉由孔徑13應用之特定照明模式。可在合適修改之情況下使用其他孔徑，且圖13(a)之圖案可用於本文中所描述之第一至第三及第五實施例之變化中。圖13(a)所說明之特定照明模式為自吾人之公開專利申請案US 2010/201963 A1所知之類型的對稱分段照明圖案。經標註為a及b之兩個完全對置象限在此照明圖案中亮(孔徑13之透明部分)，而其他兩個象限暗(不透明部分)。

圖13(b)說明當藉由孔徑提供之照明圖案具有在圖13(a)中經標註為a及b之亮象限時由簡單目標光柵G引起之繞射圖案(光譜)。在此光譜中，除了經標註為a₀ 及b₀ 之零階反射以外，亦存在經標註為a_-1 、a₊₁ 、b_-1 及b₊₁ 之可見的-1第一階繞射信號及+1第一階繞射信號。公開申請案US 2010/201963 A1中進一步描述此繞射圖案及其可被用於散射量測之方式。簡要地，吾人在此處可注意到，因為照明孔徑之其他象限暗，且更一般化地因為照明圖案具有180°旋轉對稱性，所以繞射階a_-1 及b₊₁ 「自由」，其意謂該等繞射階不與來自照明孔徑之其他部分的零階信號或較高階信號重疊。可採用分段照明圖案之此屬性以自繞射光柵獲得清晰第一階信號，繞射光柵具有為最小間距之一半的間距，其可在使用習知圓形對稱照明孔徑之情況下被成像。分離-1繞射信號及+1繞射信號同時地存在於共軛光瞳平面之分離部分處的事實意謂可使用場光闌21、121及/或SLM 24、124、224來選擇該等繞射信號，而不改變照明模式。

直接特徵提取之實例-焦點

為了更好地理解第四實施例之潛能及應用，吾人現藉由實例描述可如何使用產品上目標及使用諸如圖3之器具之散射計的暗場成像分支中之SLM來量測諸如焦點之參數。作為機器學習技術之實例，將使用主分量分析。根據維基百科(Wikipedia)，「主分量分析(PCA)為使用正交變換以將可能相關變數之觀測集合轉換成被稱為主分量之不相關變數之值集合的數學程序。主分量之數目小於或等於原始變數之數目。此變換係以使得第一主分量具有儘可能高之方差(亦即，考量資料中之儘可能多之變率)的方式予以界定，且每一後續分量在其正交於先前分量(與先前分量不相關)之約束下又具有可能之最高方差。僅在資料集合聯合地進行正態分佈時，才保證主分量係獨立的。PCA對原始變數之相對按比例調整敏感。」PCA實施在諸如MATLAB之常見數學軟體產品中得以支援，且無需在此處予以詳細地論述。舉例而言，在熟知MATLAB統計工具箱中，函式「princomp」及「wmspca」給出主分量，而函式「pcares」給出用於低階層PCA近似之殘差及經重新建構矩陣。

作為第一步驟，在考慮吾人將如何將PCA應用於使用光瞳影像感測器19之散射量測中的情況下，吾人針對感測器影像之每一像素界定一光瞳座標。此座標有效地對應於上文的第一實施例之描述中之向量。在光瞳平面影像中，在光瞳座標處之不對稱性A 的經表示為PC _i 之第i 個PCA分量係藉由其在經表示為之第i 個PCA「本徵影像(eigenimage)」上之投影而獲得。(此處，下標表示是使用具有TE或是TM輸入偏振之照明；出於簡單起見，在以下內容中將丟棄此下標)。以方程式形式，如下獲得PCA分量：

其中I ^±1 ^st 表示光瞳中+1繞射階及-1繞射階之經偵測強度。

圖14展示相同原理如何在圖12之方法中應用於暗場成像分支中。在藉由座標(u',v')定址SLM 24中之像素以根據光瞳座標進行定址的情況下，吾人用以所示方式逐像素地變化之衰減圖案來程式化中間光瞳平面中之SLM 24。圓圈1300表示經定位有SLM 24的光瞳平面中之光瞳之範圍。右側處之標度展示可在SLM 24中設定於個別像素位置1302、1304處之不同透射位準T。並非所有像素皆被個別地繪製，且圖式中之空白區域表示完全地不透明之像素(T=0)。因此，在所說明狀態中之SLM 24因此在三個象限中完全地不透明，其中非二元透射(衰減)圖案係在左頂部象限中。

可根據函數F ⁱ ()而針對第i 個PCA分量來程式化用於第1階暗場偵測之振幅透射圖案，其中：

其中c ⁱ 為正常數，使得在平方根下之引數為正。函數F ⁱ ()有效地為空間濾波函數，且存在用於每一量測步驟(圖12中之S2、S3)之一個濾波函數。參看圖14，將看出，基於圖13所說明之照明模式及繞射光譜，將非不透明像素1302、1304等等分組於對應於經定位有繞射光譜之a-₁ 部分的象限之區域1306中。此特定非二元透射(衰減)圖案在通向影像感測器23之光徑中建立空間濾波函數。針對+1階及-1階之濾波函數係經由光瞳平面中之點對稱性而相關(忽略經包括以校正非均一光徑之任何校正，如在較早實例中)。因此，雖然區域1306表示針對-1階之濾波函數，但在1306'處以重影形式(ghost form)所說明之完全對置區域1306'表示針對繞射光譜之b+1部分的濾波函數。可針對步驟S2及S3將此等不同濾波函數程式化至SLM 24中，以用於分離地量測-1繞射階及+1繞射階。

接著，藉由比較藉由影像感測器23使用此等兩個互補空間濾波函數量測的經表示為及之兩個暗場量測來實驗上獲得經表示為的暗場模式中之第i 個PCA分量。以方程式項：

應注意，常數c ⁱ 藉由採取兩個實體暗場信號之差而退出。結果，藉由使用可程式化SLM，吾人可使用影像感測器23來獲得經PCA濾波信號，正如吾人將使用光瞳感測器19且處理經數位化光瞳影像。按照需要獲取之PCA分量，必須在SLM上程式化兩個濾波函數，且必須進行兩個暗場影像量測。藉由基於目標之訓練集合的PCA，可「調諧」此等濾波器以遞送對諸如焦點之所關注參數最敏感且對程序變化及其他參數相對不敏感的值。可量測若干分量以獲得一個參數之較佳量測，及/或量測一個以上所關注參數。

總之，吾人可調諧散射計感測器以在吾人可創製之任何特徵空間中量測。舉例而言，吾人可創製一特徵空間，使得感測器在此新空間中對所關注目標參數(疊對、焦點、劑量，等等)線性地起反應。因此，反轉模型以估計此所關注參數則係普通的，且極大地縮減量測中之計算負擔。應注意，此觀念不限於線性基礎集合，如藉由PCA所實施。吾人亦可使用非線性基礎集合來程式化SLM，從而導致原始信號待投影至之不同光瞳本徵影像。可自支援向量機器或某一其他機器學習核方法判定此非線性基礎。

根據本發明之一實施例，提供一種使用自藉由微影裝置在晶圓上產生之週期性結構產生之散射量測光譜來判定微影裝置之焦點的方法。在本發明之一實施例中，在各別分離量測步驟中藉由具有兩個不同光束剖面之光束照明光柵，此情形結合阻擋來自週期性結構之零階繞射階的暗場量測技術而使能夠在兩個分離量測步驟中量測+1階繞射圖案及-1階繞射圖案。

在第四實施例之經修改版本中，裝置經修改以使用同軸照明(如在上文的圖8及圖10之實施例中)，或部分環狀照明(如在圖3至圖7之實施例中)。如在SLM 24中，剛才所描述之PCA及空間濾波之相同原理可應用於SLM 124或224中。然而，根據光譜之不同形狀，SLM像素陣列中濾波函數之形狀將不同，以及根據所關注參數及主分量或其他分析方法而不同。

第五實施例

圖15說明本發明之第五實施例。此實施例與第三實施例(圖10)相同，惟具有透射類型之SLM 224已藉由具有反射類型之SLM 324替換除外。亦即，雖然先前實施例中之SLM 24、124及224已衰減中間光瞳平面中之輻射，同時在直線中透射該輻射，但SLM 324包含反射像素器件陣列，反射像素器件可藉由單元PU控制以變化每一像素被反射之強度。因為在散射計之成像分支中透鏡20與透鏡22之間的區帶中之光束平行，所以可包括諸如SLM 324之反射器件以改變光束之方向，而不使繞射信號失真或混合。如圖14之右下側上所說明，根據施加至SLM以形成孔徑及校正值之圖案在光束中之傾斜定向，該圖案可能需要失真(拉伸)。

空間光調變器實施

可設想SLM之各種形式，且使用SLM之透射及/或反射形式的能力提供用於實務實施例之多種選項，不僅包括上文所描述之選項，而且包括另外光徑佈局及組合。舉例而言，SLM之透射類型可為熟知液晶元件，或在US 2006/245092A中經描述為「可變濾波器」之類型的較新「電子墨水(electronic ink)」元件。另一公開專利申請案US 2006/109435A提議使用諸如微影裝置中之圖案化元件的製造單元。「電子墨水」元件被廣泛地理解為如下類型：其中兩種不可混溶流體或流體與固體之混合物之分佈係藉由電信號控制以變化像素陣列中之製造單元的光學效能。存在於每一製造單元中之兩種材料經選擇成使得兩種材料在其光學屬性方面有用地不同。舉例而言，兩種材料在其不透明度或反射率方面可不同，或在其折射率方面可不同。在彼等其他專利申請案中所描述及應用之技術可經調適以在本發明之一實施例中充當SLM。

雖然液晶元件相比於電子墨水元件被建立得較久且更廣泛地可用作SLM，但LC元件通常影響透射光之偏振。因此，若在本發明之實施例中將LC元件用作SLM 24、124或224，則將需要關注偏振行為，以便避免藉由SLM引入量測結果之失真。

再次，關於反射SLM 324，電子墨水技術可為有用的，而且，反射SLM之極常見且易於可用之形式為基於微鏡面元件陣列之可變形鏡面元件(DMD)。在此等元件中，每一像素部位具備可根據像素值而移動之一或多個微小鏡面。取決於每一像素鏡面之定向，到達SLM 324之彼像素位置的輻射將沿著所指示之射線路徑被反射至影像感測器23，或被引導於別處，且被有效地阻擋。如圖12所說明，SLM 324經配置以使用324N、324S等等之孔徑圖案來透射第一階中之一者或另一者，同時阻擋沿著光軸而到達之零階繞射信號。再次，SLM 324可經控制以提供幾乎無限種類之孔徑圖案，以便在多種照明角下自來自多種光柵目標之繞射信號選擇自由第一階。

對於諸如DMD之元件，每一像素通常表現為二元器件，其根據像素值而沿著成像路徑反射輻射或不反射輻射。出於橫越中間光瞳平面而應用校正因數f(u,v)及/或濾波函數F ⁱ 之目的，可以一或多個多工模式操作此元件以達成更精細可變的衰減位準。時間多工為可用以進行此情形之一方法。亦即，可快速地接通及斷開給定像素，其中作用區間循環對應於所要之校正/濾波因數。在微鏡面陣列中像素之數目顯著地大於校正/濾波圖案之解析度時，代替時間調變或除了時間調變以外，亦可應用空間平均(例如，藉由抖動)。舉例而言，可一起控制四個或八個像素之群組以橫越其經組合區域而達成所要平均校正因數/濾波加權。

在場光闌及校正/濾波之功能皆係藉由SLM執行之實施例中，該等實施例可藉由單一SLM執行(如藉由(例如)SLM 224及324所說明)，或該等實施例可藉由分離SLM執行，該等分離SLM中每一者對於其特定功能係專門的。舉例而言，根據所要校正/濾波因數，經設計成提供衰減之極精細控制的SLM可具有不如此理想以充當諸如場光闌之二元孔徑元件的效能。因此，替代實施例係可能的，其中場光闌及校正/濾波之功能係藉由分離SLM執行，該等分離SLM中每一者係出於彼目的而被設計，且在通向影像感測器23之光徑中串聯地配置。此等兩個SLM可皆為透射的、皆為反射的，或一者為反射的且一者為透射的。本發明之原理不受到此等變化影響。

結論：

藉由上文之第一實施例至第三實施例教示的校正實現暗場疊對量測之增強產出率，同時維持經量測疊對值之正確性。此情形係藉由如下方式達成：校正工具誘發性不對稱性，同時使用對置照明角或成像角而無任何基板旋轉。使用小目標會允許在照明光點內之不同位置處同時地讀出兩個或兩個以上光柵。與在上文所提及之同在申請中之專利申請案中所描述的用以縮減經量測疊對之位置相依性的其他技術耦合，此等措施允許在極大增加之產出率之情況下的準確疊對量測。

藉由第四實施例教示之濾波函數實現所關注參數之增強敏感性，且可經調諧以得到所關注參數之直接量測。在適當地設計用以產生濾波函數之目標結構及圖案化元件的情況下，諸如焦點或劑量之參數可變得可直接地量測。

雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。

可執行上文所描述之技術以根據不同照明及/或成像模式中工具光學系統之效能來校準且接著校正強度量測。若量測程序使用輻射之不同波長及/或偏振，則可針對此等波長及/或偏振分離地執行校準。在用針對不同所關注參數之濾波函數來校準該程序時，類似考慮適用。

雖然該等實施例所說明之檢驗裝置或工具包含具有用於藉由平行影像感測器對光瞳平面及基板平面之同時成像之第一分支及第二分支的散射計之特定形式，但替代配置係可能的。不是提供永久地耦合至具有光束分裂器17之接物鏡16的兩個分支，而是可藉由諸如鏡面之可移動光學器件選擇性地耦合該等分支。可使光學系統具有單一影像感測器，至感測器之光徑係藉由用以充當光瞳平面影像感測器且接著充當基板平面影像感測器之可移動器件予以重新組態。

雖然上文所描述之目標結構為出於量測之目的而經特定地設計及形成的度量目標，但在其他實施例中，可在為形成於基板上之元件之功能部件的目標上量測屬性。許多元件具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語「目標光柵」及「目標結構」不要求已針對所執行之量測特定地提供該結構。

與成像分支中之合適SLM以及如在基板及圖案化元件上所實現之目標之合適光柵結構的實體存在相關聯，一實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式，該等機器可讀指令描述在基板上產生目標、量測基板上之目標及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊的方法。可(例如)在圖3之裝置中之控制器PU及/或圖2之控制單元LACU內執行此電腦程式。亦可提供經儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。

儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化元件中之構形(topography)界定創製於基板上之圖案。可將圖案化元件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化元件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)，以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。

術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。

特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質以使得：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲係在所揭示實施例之等效物的意義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於藉由實例而描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解釋。

本發明之廣度及範疇不應受到上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及該等申請專利範圍之等效物進行界定。

11．．．源

12．．．透鏡

13．．．孔徑板/照明孔徑

13E．．．孔徑板

13N．．．孔徑板

13NW．．．孔徑板

13S．．．孔徑板

13SE．．．孔徑板

13W．．．孔徑板

14．．．透鏡

15．．．光束分裂器

16．．．接物鏡

17．．．第二光束分裂器

18．．．光學系統

19．．．第一感測器/光瞳平面影像感測器/光瞳成像感測器

20．．．透鏡

21．．．場光闌

22．．．透鏡

23．．．感測器/基板平面成像感測器/影像感測器

24．．．空間光調變器(SLM)

31．．．量測光點/視場

32．．．小目標光柵

33．．．小目標光柵

34．．．小目標光柵

35．．．小目標光柵

41．．．圓形區域

42．．．矩形區域

43．．．矩形區域

44．．．矩形區域

45．．．矩形區域

70．．．光瞳平面像素陣列

72．．．虛線圓圈/接物鏡之光瞳之角範圍/光瞳影像

74．．．像素

76．．．像素

80．．．像素陣列

82．．．目標光柵

84．．．孔徑/位置

84'．．．區域

90．．．中心孔徑

96．．．亮環狀零階部分

98．．．不同形式

113．．．經修改照明孔徑板

121．．．場光闌

121N．．．形式

121S．．．形式

124．．．空間光調變器(SLM)

184．．．零階影像

184'．．．第一階影像

224．．．空間光調變器(SLM)

224N．．．空間光調變器(SLM)之替代狀態

224S．．．空間光調變器(SLM)之替代狀態

324．．．空間光調變器(SLM)

1300．．．圓圈/經定位有SLM的光瞳平面中之光瞳之範圍

1302．．．像素位置/非不透明像素

1304．．．像素位置/非不透明像素

1306．．．區域

1306'．．．完全對置區域

AD．．．調整器

AS．．．對準感測器

B．．．輻射光束

BD．．．光束遞送系統

BK．．．烘烤板

C．．．目標部分

CH．．．冷卻板

CO．．．聚光器

DE．．．顯影器

G．．．目標光柵

I．．．照明射線/入射射線

I/O1．．．輸入/輸出埠

I/O2．．．輸入/輸出埠

IF．．．位置感測器

IL．．．照明系統/照明器

IN．．．積光器

LA．．．微影裝置

LACU．．．微影控制單元

LB．．．裝載匣

LC．．．微影製造單元

LS．．．位階感測器

M1．．．光罩對準標記

M2．．．光罩對準標記

MA．．．圖案化元件

MT．．．支撐結構/光罩台/圖案化元件支撐件

O．．．接物鏡之光軸/原點

P1．．．基板對準標記

P2．．．基板對準標記

PM．．．第一定位器

PS．．．投影系統

PU．．．控制器/單元

PW．．．第二定位器

RO．．．基板處置器/機器人

SC．．．旋塗器

SCS．．．監督控制系統

SO．．．輻射源

TCU．．．塗佈顯影系統控制單元

W．．．基板

WTa．．．基板台

WTb．．．基板台

圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；

圖2描繪根據本發明之一實施例的微影製造單元或叢集；

圖3包含(a)根據本發明之第一實施例的檢驗裝置之示意圖、(b)針對給定照明方向的目標光柵之繞射光譜之細節、(c)在針對以繞射為基礎之疊對量測使用散射計時提供另外照明模式之第二對照明孔徑，及(d)組合第一對孔徑與第二對孔徑之第三對照明孔徑；

圖4描繪已知形式之目標及在基板上量測光點之輪廓；

圖5描繪在圖3之散射計中所獲得的圖4之目標之影像；

圖6為展示使用圖3之散射計之疊對量測方法之步驟的流程圖，其包括根據本發明之第一實施例所執行的校準及校正步驟；

圖7說明圖6之方法中之校準及校正步驟的原理；

圖8包含(a)根據本發明之第二實施例的檢驗裝置之示意圖、(b)針對同軸照明的目標光柵之繞射光譜之細節、(c)在針對以繞射為基礎之疊對量測使用散射計時可用於在散射計中提供另外成像模式之第二對場光闌圖案，及(d)組合第一對孔徑與第二對孔徑之第三對場光闌圖案；

圖9說明如應用於第二實施例之檢驗裝置中的在圖6之方法中所進行之校準量測集合；

圖10說明本發明之第三實施例，其中單一空間光調變器既用於輻射強度之校正又用於不同成像模式之選擇；

圖11(a)及圖11(b)說明當照明模式自同軸至離軸改變時第二實施例及第三實施例中不同場光闌圖案之組態；

圖12為展示根據本發明之第四實施例的量測方法之步驟的流程圖，其包括藉由學習之校準以直接地量測所關注參數；

圖13說明(a)分段照明孔徑，及(b)供本發明之各種實施例中使用之對應繞射光譜；

圖14說明在針對焦點量測使用圖13之照明模式的情況下於圖12之方法中藉由SLM施加之經學習衰減圖案之實例；及

圖15說明本發明之經修改實施例，其中使用反射空間光調變器以代替用於第三實施例中之透射空間光調變器。